Расчет пластинчатого теплообменника

 

В данном проекте производим расчет пластинчатого теплообменника при следующих исходных данных:

1. Массовый расход греющего теплоносителя G₁ = 126,2 т/ч = 35,0 кг/с

2. Температура нагреваемой воды на входе в теплообменник ;

3. Температура нагреваемой воды на выходе из теплообменника ;

4. Температура греющей воды на входе в теплообменник ;

5. Температура греющей воды на выходе из теплообменника .

Требования: располагаемые потери давления по ходу греющей и нагреваемой воды не должны превышать 20-60 кПа.

Расчет теплообменника начинаем с определения тепловой нагрузки и расхода нагреваемой среды по уравнению теплового баланса [18]:

 

, (9.3)

(9.4)

 

где Q - максимальное количество теплоты, пердаваемое в теплообменник из котла

с – массовая теплоемкость при p=const, с=4,19

кДж

кг К

×

;

и - соответственно температуры греющей среды на входе и выходе из теплообменника, ;

и - соответственно температуры нагреваемой среды на входе и выходе из теплообменника, ;

Определяем температурный напор в теплообменном аппарате: по формуле [18]:

, (9.5)

где - разность температур сред на выходе из теплообменника, ;

- разность температур сред на входе в теплообменник, .

и определяем по рис. 9.1 (график температур)

Рис. 9.1 - График температур

 

Температурный перепад будет равен:

Определим средние температуры греющего и нагреваемого теплоносителя:

(9.6)

 

Плотность нагреваемой и греющей воды, , находим по формуле [18]:

 

(9.7)

 

Определяем скорости движения нагреваемого и греющего теплоносителя [18]:

 

, (9.8)

 

где - расход греющей или нагреваемой среды, т/ч;

- плотность нагреваемой и греющей воды, ;

- площадь живого сечения патрубка, м²

 

Найдём скорость движения греющего теплоносителя:

 

 

Найдём скорость движения нагреваемого теплоносителя:

 

 

Определим потери напора в патрубках:

 

, (9.9)

 

где В_п – коэффициент, учитывающий потери напора в зависимости от типа подогревателя, кПа.

 

 

Определяем максимально возможные потери напора в каналах:

, (9.10)

 

где - располагаемые потери давления по ходу теплоносителя, в расчетах принимаем верхний предел, равный 60 кПа

 

Далее определяем ориентировочную скорость нагреваемой воды в каналах [18]:

(9.11)

где х – число ходов;

В_к – коэффициент, учитывающий потери напора в каналах, зависит от конструктивных особенностей подогревателя, кПа.

 

 

Определим число каналов по нагреваемой воде:

, (9.12)

 

где - площадь живого сечения канала, м²

 

 

Принимаем к установке 157 штук.

Уточняем скорости движения воды:

 

(9.13)

 

 

Теперь можно найти коэффициент теплоотдачи [18]:

 

(9.14)

 

где α₁, α₂ – коэффициенты теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенке и от стенки к нагреваемой воде, ;

δ_ст, δ_нак – толщина стенки и толщина слоя накипи, м;

λ_ст, λ_нак – коэффициенты теплопроводности для стенок труб и накипи, .

 

, (9.15)

 

где В – коэффициент, зависящий от типа теплообменного аппарата.

а) теплоотдача от греющего теплоносителя к стенкам пластин:

 

б) теплоотдача от стенок пластин к нагреваемому теплоносителю:

 

 

Определяем площадь нагрева:

 

 

Определим количество пластин:

, (9.16)

где - площадь нагрева одной пластины, м²

 

Принимаем к установке 470 пластин.

Уточняем потери напора:

(9.17)

(9.18)

 

 

Полные потери давления удовлетворяют условию максимально допустимого значения потерь давления , поэтому подбор числа пакетов и количества каналов осуществлен верно.

По произведенному расчету общей поверхности теплообмена, равное 315,5 м², подбираем по каталогу оборудования «Alfa-laval», теплообменник разборный пластинчатый типа MX25-BFG

Характеристики теплообменника ALFA LAVAL MX 25-BFG :

- максимальное число пластин 470 шт:

- высота теплообменника 2895 мм;

- эквивалентный диаметр канала 4,93 мм;

- поверхность нагрева пластины 0,24 м²;

- площадь живого сечения канала 0,000835 м²;

- диаметр патрубков ( ) 160/150 мм;

- коэффициент С в зависимости от типа каналов:

0,2347 (H) 0,1666 (M) 0,1112 (L)

- коэффициент В в зависимости от типа каналов:

11,55 (H) 8,20 (M) 5,47 (L)

- коэффициент В_k в зависимости от типа каналов:

249 (H) 89,3 (M) 51,9 (L)

- коэффициент В_п 0,6

Примем число ходов, равным 4.